Видно, что концентрация плазмы в промежутке СВД в три – четыре раза больше максимальной концентрации, которую могут обеспечить КП. Значит, помимо плазмы, поставляемой в промежуток струями КП, которую будем называть первичной, есть ещё плазма, которую будем называть вторичной, поставляемая другими источниками. Долгое время предполагалось, что основной источник вторичной плазмы – капли, парящие в процессе пролёта промежутка. В настоящее время доказано, что основным источником вторичной плазмы является анод. Поверхность анода распыляется быстрыми катодными ионами. Распылённые атомы при столкновениях с плазменными электронами превращаются в ионы в непосредственной близости от поверхности анода. Скорость потока распылённых атомов (ионизующихся при столкновениях с электронами и термализующихся при взаимных столкновениях) v2 мала по сравнению со скоростью потока катодной плазмы v1. Из этого следует, что даже при значении коэффициента распыления, меньшем единицы, концентрация вторичной плазмы может значительно превосходить концентрацию первичной (n2 = n1*s*v1/v2; s – коэффициент катодного распыления). Наличие вторичной плазмы и обеспечивает устойчивое горение СВД с низким уровнем шумов. Использование терминов первичная и вторичная плазма удобно и отражает тот факт, что поступление плазмы (или плазмообразующего вещества) в межэлектродный промежуток СВД происходит из разных источников, генерирующих потоки с сильно различающимися скоростями и средним зарядом. Однако эта терминология не очень удачна. На самом деле в промежутке СВД существует не первичная и не вторичная, а просто плазма, тяжелая компонента которой (в первую очередь, ионы) разделяется на две группы – быстрые ионы катодных струй со средним зарядом Z ~ 2 и медленные ионы анодного происхождения (а также небольшое количество ионов, образовавшихся из атомов, испарившихся с катодных капель), средний заряд которых определяется условиями в промежутке. При плотностях тока j ~ 1 кА и менее взаимодействия между различными группами ионов нет. Быстрые ионы катодных струй летят сквозь облако медленных ионов без столкновений по прямолинейным траекториям. Легкая компонента плазмы, электроны не разделены на группы, т.к. сталкиваются между собой и характеризуются некоторым значением температуры, зависящим от тока. Сечение столкновений ионов σii = 4π[(Z1*e)2*(Z2*e)2 / m122*v4]Lii здесь m12 – приведённая масса (m12 = m / 2 при m1 = m2), v – относительная скорость (v ~ v1), Lii – кулоновский логарифм ( ~ 5). При Z1 = 1,8; Z2 = 1; v1 = 1,7*106 см/с (соответствует энергии ~102 эВ) и пренебрежении скоростью медленных ионов v2 расчёт даёт σii = 5*10-16 см-3. При концентрации вторичных ионов < 1015 см-3 (j < 1 кА/см2) длина свободного пробега первичных более 1 см, то есть больше длины промежутка.
Сильноточная вакуумная дуга.
Свободногорящая дуга. Экспериментальное доказательство анодного происхождения вторичной плазмы. Межэлектродный промежуток фиксирован, поджиг вспомогательным электродом, питание прямоугольным импульсом тока. (A.A. Logatchev, S.M. Shkol’nik, “Spectroscopic investigation of translation motion characteristics of the heavy plasma component in a high-current vacuum arc”, Proc. 17th Int. Conf. Elect.Cont., Nagoya, Japan, 1994, pp.907-914.)
СВД с медными электродами D = 20 мм, h = 6 мм, ток I = 1,5 кА (j ~ 1 кА/см2), временное разрешение (длительность строба) 60 мкс.
Форма спектральной линии излучения иона CuII из СВД. 1 - вдоль оси дуги через 500мкс после поджига; 3 – перпендикулярно оси дуги; 4 – вдоль оси через 1000 мкс после поджига; 2.- форма линии излучения иона CuII из спектральной лампы с полым катодом.
Форма спектральной линии излучения атома CuI из СВД. I – вдоль оси дуги, II – перпендикулярно оси в центре промежутка, III – перпендикулярно оси непосредственно у анода; IV - форма линии излучения атома CuI из спектральной лампы с полым катодом.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.